범용 재료 시험기는 숏크리트 시편의 4점 굽힘 시험에서 주요 구동 및 데이터 수집 시스템 역할을 합니다. 이 장비는 100mm x 100mm x 400mm 프리즘 시편에 0.2mm/min의 속도로 정밀한 변위 제어 하중을 가하는 기능을 합니다. 이러한 변형률을 제어함으로써 엔지니어는 재료의 굽힘 강도를 결정하는 동시에 균열 후 성능 분석에 필요한 중요 데이터를 기록할 수 있습니다.
시험기가 상세한 하중-변위 곡선을 포착하는 능력은 합성 섬유가 균열 발달을 억제하는 효과를 정량화하는 열쇠이며, 단순한 강도 시험을 재료 인성에 대한 포괄적인 평가로 변환합니다.
시험의 역학
제어된 변위 하중
시험기는 단순히 힘을 가하는 것이 아니라 제어된 변위를 가합니다.
이 특정 시험에 대한 표준 속도는 0.2mm/min으로 설정됩니다. 이 느리고 꾸준한 속도는 재료가 탄성 상태에서 균열 상태로 전환될 때의 거동을 관찰하는 데 중요합니다.
시편 구성
시험기는 100mm x 100mm x 400mm 프리즘 시편을 수용하도록 구성됩니다.
이 특정 형상은 4점 굽힘 설정에 필수적이며, 응력 분포가 숏크리트 보의 중앙 스팬에 걸쳐 균일하도록 보장합니다.
재료 성능 정량화
하중-변위 곡선 포착
범용 재료 시험기의 주요 출력은 하중-변위 곡선입니다.
이 그래프는 가해진 힘과 보의 처짐을 플롯합니다. 이 연속적인 데이터 스트림을 통해 전체 하중 주기 동안 재료의 거동을 세밀하게 분석할 수 있습니다.
굽힘 강도 결정
시험기는 시편이 견딘 최대 하중을 식별합니다.
이 데이터 포인트를 통해 엔지니어는 숏크리트의 최대 굽힘 강도를 계산하여 매트릭스가 파손되기 시작하는 한계를 정의할 수 있습니다.
인성 및 섬유 효율 평가
최대 강도 외에도 시험기는 합성 섬유의 억제 효과를 측정합니다.
콘크리트 매트릭스가 균열이 발생한 후, 하중-변위 곡선은 일반적으로 감소하지만 섬유가 있으면 0으로 떨어지지 않습니다. 시험기는 이러한 섬유가 균열을 얼마나 잘 연결하는지 정량화하여 "인성 향상" 및 재료의 잔류 강도를 직접 측정합니다.
정확도를 위한 중요 고려 사항
하중 속도에 대한 민감도
시험의 유효성은 시험기가 0.2mm/min 속도를 정확하게 유지하는 능력에 전적으로 달려 있습니다.
이 속도의 변동은 재료의 저항이 시간에 따라 달라지기 때문에 결과, 특히 균열 후 데이터에 영향을 미칠 수 있습니다.
데이터 해상도 요구 사항
섬유의 억제 효과를 정확하게 측정하려면 시험기는 높은 데이터 해상도를 가져야 합니다.
초기 균열 후 관련된 힘은 최대 하중보다 훨씬 낮을 수 있습니다. 시험기가 이 낮은 범위에서 민감도가 부족하면 인성 향상 평가는 부정확할 것입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
범용 재료 시험기에서 생성된 결과를 분석할 때 엔지니어링 우선순위에 따라 초점을 전환해야 합니다.
- 주요 초점이 구조적 용량인 경우: 최대 하중 데이터를 우선적으로 사용하여 숏크리트가 균열 전에 견딜 수 있는 최대 굽힘 강도를 결정합니다.
- 주요 초점이 내구성과 안전인 경우: 하중-변위 곡선의 피크 후 섹션을 분석하여 인성과 합성 섬유가 균열 전파를 제어하는 능력을 평가합니다.
범용 재료 시험기는 궁극적으로 터널 환경에서 원료 구성과 예측된 구조적 거동 사이의 격차를 해소합니다.
요약 표:
| 매개변수 | 사양/역할 |
|---|---|
| 표준 시편 크기 | 100mm x 100mm x 400mm 프리즘 |
| 하중 방법 | 변위 제어 (0.2mm/min) |
| 주요 출력 | 하중-변위 곡선 |
| 주요 지표 1 | 최대 하중 (최대 굽힘 강도) |
| 주요 지표 2 | 균열 후 인성 및 섬유 연결 효율 |
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참고문헌
- Wei Zhang, Wei Hu. Optimizing Recycled Tunnel Boring Machine (TBM)-Excavated Materials as Aggregates in Shotcrete Mix Design. DOI: 10.3390/buildings15091483
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